АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО ОПЕРАТОРА РЛС Российский патент 2008 года по МПК G01S7/00 

Изобретение относится к области радиолокации, конкретно к автоматизированным рабочим местам радиолокационных станций (РЛС) наведения средств ПВО.

Известно автоматизированное рабочее место оператора РЛС управления воздушным движением (RU 23998, кл. G01S 13/56, G06F 13/00, 2002), содержащее монитор, клавиатуру, шаровой манипулятор, а также модуль математического акселератора, модуль адаптера локальной вычислительной сети, модуль сопряжения с навигационной аппаратурой и каналом связи автоматизированной системы передачи данных.

Недостатком известного рабочего места является невозможность отображения радиолокационной информации в трехмерной системе координат и, как следствие, из-за недостаточной точности измерения координат возможность применения его только для управления воздушным движением и выдачи грубого целеуказания РЛС слежения и точного наведения средств ПВО.

Известны рабочие места операторов автоматизированных радиолокационных систем ПВО (RU 31664, кл. G06F 15/16, 2003; RU 4451, кл. А47В 37/00, 1997; RU 6035, кл. G06F 15/16, 2000), содержащие каркас-основание, столешницу с пультом ввода команд, пульты связи со стационарными и подвижными объектами, пульт управления радиолокационными средствами, устройство отображения информации с индикатором обстановки, таблично-знаковым индикатором и пультом управления экраном коллективного пользования, соединенные между собой средствами цифровой связи и вторичной обработки радиолокационной информации.

Недостатком известных рабочих мест является применимость их только для грубого целеуказания средствам ПВО.

Известно автоматизированное рабочее место оператора (RU 39724, кл. G06F 15/16, 2004), содержащее устройство отображения графической информации в плоскости, перпендикулярной линии стрельбы, и пульт управления огнем, соединенные между собой и с внешними устройствами через блок цифровых устройств. При этом пульт управления огнем включает клавиатуру, блок кнопок и координатно-указательное устройство.

Недостатком известного рабочего места является применимость его для управления оружием корабельного комплекса при стрельбе прямой наводкой (без достаточных данных о дальности до цели).

Известно автоматизированное рабочее место РЛС точного слежения (RU 2236666, кл. F41G 7/00, 2004), содержащее два пульта управления с манипуляторами для правой руки, две индикаторные панели и вводно-выводное устройство, соединенные между собой через блок цифровых устройств, причем одна индикаторная панель выполнена с возможностью отображения дальности до целей в одной угловой плоскости (например, в азимутальной) сканирования воздушного пространства, а другая - в угловой плоскости (например, угломестной), ортогональной первой, а каждый манипулятор выполнен с двумя степенями свободы и снабжен кнопками управления захватом целей.

Недостатком известного автоматизированного рабочего места является необходимость использования двух операторов наведения и сложность захвата на сопровождение заданной цели из-за необходимости устного обмена информацией между операторами и согласованности их действий по захвату и сопровождению целей.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания автоматизированного рабочего места оператора РЛС, конструкция которого позволяет расширить его функциональные возможности и обеспечить решение захвата и автосопровождения воздушных целей на автоматизированном рабочем месте (АРМ) с помощью одного оператора.

Техническим результатом изобретения, обеспечивающим решение поставленной задачи, является отображение радиолокационной информации различными цветами для различных угломестных каналов, обеспечивающим возможность совмещения на одном экране всех трехмерной радиолокационной информации. Другим техническим результатом, дополнительно расширяющим функциональные возможности АРМ в части возможности наблюдения совмещения оси биполярной антенны РЛС с направлением на цель, является выбор цветов отображения меток цели на экране индикатора из условия изменения цвета совмещенных меток. Третьим техническим результатом, дополнительно расширяющим функциональные возможности АРМ, является упрощение управления РЛС за счет введения функциональной клавиатуры (координатно-указательного устройства, размещенного на экране индикатора) и введение дополнительного ручного манипулятора (для левой руки).

Решение поставленной задачи и достижение заявленных технических результатов обеспечивается тем, что автоматизированное рабочее место оператора РЛС согласно изобретению содержит каркас-основание, столешницу с наклонной поверхностью и выдвижную клавиатуру управления, на наклонной поверхности столешницы установлена двухслойная индикаторная панель, содержащая две установленные друг над другом прозрачные светоизлучающие координатные матрицы различных цветов для отображения дальности до воздушной цели в двух взаимно ортогональных угловых системах координат, с внешней стороны индикаторная панель покрыта прозрачным координатно-указательным устройством, с боковых сторон индикаторной панели установлены шаровые манипуляторы целеуказания с цифровыми координатными выходами и с кнопками управления для левой и правой руки оператора соответственно, в нижней части каркаса-основания установлено вводно-выводное устройство, а внутри столешницы - блок цифровых устройств, соединяющих между собой электрические цепи обработки входных сигналов, отображения координат воздушных целей и выдачи сигналов целеуказания угловым приводам и каналам сопровождения РЛС, причем координатные матрицы индикаторной панели выполнены с сочетанием цветов, обеспечивающим визуальный эффект изменения цвета отметки от цели при одновременном включении близко расположенных ячеек обеих координатных матриц.

При этом координатные матрицы выполнены на светодиодах соответственно с красным и зеленым цветами свечения. Блок цифровых устройств содержит два блока дешифраторов координат воздушных целей, блок дешифраторов целеуказания координатно-указательного устройств и переключатель каналов целеуказания, причем блоки дешифраторов координат по координатным сигналам соединены с входами соответствующих координатных матриц индикаторной панели, а по входу - с координатными выходами вводно-выводного устройства, блок дешифраторов целеуказания соединен по входам с потенциальными выходами координатно-указательного устройства, а по выходам - через переключатель каналов целеуказания с выходами манипуляторов и с входами целеуказания вводно-выводного устройства. Переключатель каналов целеуказания содержит последовательно соединенные блок схем «И» и блок схем «ИЛИ», причем первые входы схем «И» соединены с выходами дешифратора координатно-указательного устройства, вторые входы схем «И» - с клавишами управления шаровых манипуляторов, вторые входы блока схем «ИЛИ» - с координатными выходами шаровых манипуляторов, выходы блока схем «ИЛИ» соединены с входами целеуказания вводно-выводного устройства и через блоки дешифраторов координат воздушных целей - с соответствующими координатными матрицами индикаторной панели.

Введение дополнительно к манипулятору правой руки второго манипулятора для левой руки позволяет управлять целеуказанием и сопровождением РЛС с помощью одного оператора вместо двух операторов на известных АРМ РЛС наведения и сопровождения целей. Следствием этого является расширение функциональных возможностей АРМ. Установка на индикаторной панели плоского прозрачного координатно-указательного устройства и соединение его через блок цифровых устройств с манипуляторами и вводно-выводным устройством позволяет ускорить выдачу целеуказания приводам и системам слежения РЛС путем простого нажатия на индикаторной панели пальцем оператора отметки от цели. Это дополнительно позволяет расширить функциональные возможности АРМ за счет упрощенной выдачи целеуказания РЛС для наведения оси ее биполярной антенны и захвата цели на автосопровождение.

Выполнение индикаторной панели в виде установленных друг над другом двух прозрачных светоизлучающих матриц различных цветов, потенциальные входы которых через блоки дешифраторов соединены с выходами двух взаимно ортогональных углов сканирования воздушного пространства, позволяет объединить радиолокационную информацию указанных секторов сканирования на одной индикаторной панели. Это позволило впервые обеспечить отображение трехмерной радиолокационной информации на одном экране, и как следствие - дополнительно расширить функциональные возможности АРМ.

Выполнение светоизлучающих матриц в сочетании цветов, обеспечивающих визуальный эффект изменения цвета отметки от цели при одновременном включении близко расположенных ячеек обеих светоизлучающих матриц, позволяет контролировать наведение оси биполярной РЛС на цель и срыв автосопровождения по углам по изменению цвета меток.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен внешний вид автоматизированного рабочего места (АРМ); на фиг.2 - его функциональная схема; на фиг.3 - принцип построения индикаторной панели с координатно-указательным устройством; на фиг.4 - функциональная схема блока цифровых устройств и принцип его работы; на фиг.5 - рисунок, поясняющий конструкцию индикаторной панели и способ отображения на ней цветной радиолокационной информации; на фиг.6 и 7 представлен пример воздушной обстановки в двух взаимно ортогональных углах сканирования пространства, где на фиг.6 - пример воздушной обстановки в азимутальной плоскости, на фиг.7 - в угломестной плоскости; на фиг.8 и 9 - примеры отображения меток от целей, представленных на фиг.6 и 7, на азимутальной (красной) светоизлучающей матрице и на угломестной (зеленой) соответственно; на фиг.10 представлен пример отображения радиолокационной обстановки на индикаторной панели с совмещенными светоизлучающими матрицами.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора РЛС содержит каркас-основание 1, столешницу 2 и выдвижную клавиатуру 3 управления. Клавиатура 3 выполнена цифровой, снабжена LJSB-адаптером и предназначена для настройки АРМ. На наклонной поверхности столешницы 2 установлена индикаторная панель 4, покрытая прозрачным координатно-указательным устройством 5. Индикаторная панель 4 включает две установленные друг над другом прозрачные светоизлучающие координатные матрицы 6 и 7 различных цветов. Матрицы 6 и 7 выполнены на светодиодах или на жидкокристаллических элементах с сочетанием цветов, обеспечивающих визуальный эффект изменения цвета отметки от цели при одновременном включении близкорасположенных ячеек обеих координатных матриц 6 и 7. Например, матрица 6 может быть выполнена на светодиодах красного цвета, а матрица 7 на светодиодах зеленого цвета. В этом случае при совпадении оси биполярной антенны РЛС с направлением на цель из-за совпадения меток зеленого и красного цветов на матрице 7 и 6 соответственно отметка от цели воспринимается на экране индикаторной панели 4 глазом оператора в желтом цвете. Это позволяет визуально наблюдать по изменению цвета метки на экране индикаторной панели 4 наведение оси биполярной антенны РЛС на цель, а также срыв автосопровождения последней. Потенциальные входы матриц 6 и 7 соединены с выходами блоков 8 и 9 дешифраторов координат двух взаимно ортогональных систем сканирования пространства, например в азимутальной и угломестной плоскости. Для угломестной матрицы 6 блок 8 содержит дешифратор 10 координат дальности и дешифратор 11 положения воздушной цели по углу места. Аналогично для азимутальной матрицы 7 блок 9 содержит дешифратор 12 дальности и дешифратор 13 азимута цели. Входы дешифраторов 10, 11 блока 8 и дешифраторов 12, 13 блока 9 соединены с соответствующими координатными выходами азимутального и угломестного каналов вводно-выводного устройства 14. Вводно-выводное устройство 14 предназначено для сопряжения с внешними устройствами АРМ, установлено в нижней части каркаса-основания 1 и содержит блок сопряжения по входным сигналам и блок сопряжения по сигналам целеуказания. Вход устройства 14 по сигналам целеуказания соединен с выходом переключателя 15 каналов целеуказания. Переключатель 15 содержит последовательно соединенные блок 16 схем «И» и блок 17 схем «ИЛИ». Первые входы блока 16 схем «И» соединены через блок 18 дешифраторов целеуказания с потенциальными выходами координатно-указательного устройства 5. Координатно-указательное устройство 5 выполнено емкостного типа и содержит два ортогонально установленных друг над другом слоев проводников с диэлектрической изоляцией между рядами. Второй и третий входы блока 16 схем «И» соединены с клавишами 19 и 20 шаровых манипуляторов 21 и 22 соответственно. Второй и третий входы блока 17 схем «ИЛИ» соединены с координатными выходами шаровых манипуляторов 21 и 22, а выходы - по сигналам целеуказания с вводно-выводным устройством 14 и через блоки 8 и 9 с соответствующими матрицами 6 и 7 индикаторной панели 4. Шаровой манипулятор 21 выполнен с цифровыми выходами и с двумя степенями свободы по целеуказанию (для приводов и следящих систем РЛС), например по дальности R и углу места β. Аналогично выполнен манипулятор 22 с возможностью целеуказания по R и α, где α - азимут целеуказания. Манипулятор 21 с клавишами 19 для левой руки оператора установлен с левой стороны индикаторной панели 4, а манипулятор 22 с клавишами 20 для правой руки оператора - с правой стороны индикаторной панели 4. Блок 18 дешифраторов целеуказания содержит дешифратор 23 дальности и дешифратор 24 угла целеуказания для приводов антенны РЛС. Блоки дешифраторов 8, 9, 18 и переключатель каналов целеуказания 15 конструктивно выполнены в виде отдельного блока 25 цифровых устройств, установленного внутри столешницы 2.

Автоматизированное рабочее место оператора РЛС работает следующим образом.

Принятые радиосигналы от целей 26 и 27 в двух взаимно ортогональных системах координат (фиг.6 и фиг.7) относительно месторасположения РЛС 28 преобразуются в цифровую форму и в виде последовательностей импульсно-кодовых сигналов, характеризующих численные значения дальности R_α и азимута α целей 26 и 27, подаются через вводно-выводное устройство 14 на дешифраторы 10 и 13 блока 9 соответственно. При этом в соответствии с численными значениями дальности R_α и азимута α целей 26 и 27 (фиг.6) на соответствующих потенциальных выходах дешифраторов 10 и 13 вырабатываются разнополярные сигналы, которые подаются на вертикальные и горизонтальные выводы матрицы 6. На пересечениях вертикальных и горизонтальных выводов матрицы 6, соответствующих пространственному (фиг.2) положению целей 12 и 13, появляется разность потенциалов, достаточная для возбуждения ячеек (например зажигания красных светодиодов) матрицы 6 в точке 28_красн (фиг.8). Аналогичным образом производится отображение сигналов от целей 26 и 27 (фиг.7) в угломестной плоскости (матрица 7) другим цветом, в данном примере (фиг.7 и фиг.9) - зеленым цветом. Согласно приведенным примерам, представленным на фиг.6-9, воздушный объект 26 представляется на совмещенном экране индикаторной панели 4 (фиг.10, матрица 6 + матрица 7) разнесенными по углам меткой 28_красн с координатами (α₁, R₁) и меткой 29_зел с координатами (-β₁, R₁) соответственно красным и зеленым цветами, а воздушный объект 27 с координатами (α=0, β=0, R₂=R₁) - желтой меткой 30 за счет совмещения азимутальной и угломестной меток с центром 31 равносигнальной зоны (Δα, Δβ) РЛС 32. Это соответствует нахождению воздушного объекта 27 в направлении оси 31 (центра равносигнальной зоны) биплоскостных антенн РЛС 32. Одновременно с отображением воздушной обстановки на индикаторной панели 5 отображается маркерной меткой «+» координатное положение манипуляторов 20 и 21 и соответствующее ему положение строба дальности R_ц и угловые положения приводов по азимуту α_ц и углу места β_ц относительно координат меток 28-30 целей 26-27. При автосопровождении воздушной цели, например, 27 маркерная метка «+» совпадает с желтой отметкой 30_жел (фиг.10) на индикаторной панели 5. При выходе цели 27 из центра 31 равносигнальной зоны РЛС 32 желтый цвет метки 30 (фиг.10) превращается на экране в две пространственно разнесенные метки зеленого 30_зел. и красного 30_кр. цветов (фиг.5). Оператор, наблюдая изменение цвета метки 30, может судить о начале срыва автосопровождения и принять цель 27 на ручное сопровождение с помощью манипуляторов 20 и 21. При этом с помощью кнопок 19 и 20 оператор выдает через блок 25 и вводно-выводное устройство 14 соответствующие сигналы на сброс автосопровождения следящей системы РЛС. Изменяя положение манипуляторов 21 и 22 по дальности и углам целеуказания и наблюдая положение маркерной метки «+» относительно выбранной цели на индикаторной панели 4, оператор управляет азимутальным и угломестным приводом антенны, а также стробом дальности, производит совмещение маркерной метки с меткой от цели. При совмещении последних оператор с помощью кнопок 19÷20 выдает через блок 25 и вводно-выводное устройство 14 разрешающие сигналы на цифровые дискриминаторы следящей системы РЛС. При достаточном уровне сигналов от цели происходит автозахват последних и их автосопровождение. После отработки автосопровождения по выбранной цели и в случае необходимости быстрого переброса линии 31 визирования (направления оси биполярной антенны) на другую цель 26 оператор с помощью кнопок 19 или 20 выдает на переключатель 15 каналов целеуказания разрешающие сигналы на подключение к дискриминаторам следящей системы РЛС координатно-указательного устройства 5 по углу α. После этого оператор пальцем нажимает на красную отметку 28 цели на экране индикаторной панели 5 по углу а. Затем оператор аналогично подключает координатно-указательное устройство 5 к следящей системе по углу β и нажимает пальцем зеленую отметку 29 этой же цели. При этом на цифровые дискриминаторы следящей системы выдаются разностные сигналы, амплитуда которых пропорционально разности координат по целеуказанию и местонахождению цели. При этом цифровые дискриминаторы отрабатывают целеуказание (совмещают по дальности строб захвата с целью и с помощью угловых приводов и разворачивают ось 31 антенны РЛС 32 в направлении цели 26). При наличии точного совмещения маркера «+» с целью 26 происходит автоматический захват цели 26 на автосопровождение. При отсутствии захвата оператор вручную с помощью манипуляторов 21 и 22 проводит доводку целеуказания до необходимой точности захвата цели 26. Далее процесс работы АРМ повторяется.

Изобретение разработано на уровне физической модели АРМ и математического моделирования. Испытания модели и математическое моделирование показали возможность решения поставленной задачи и достижение заявленного технического результата.

Автоматизированное рабочее место содержит каркас-основание, столешницу с наклонной поверхностью и выдвижную клавиатуру управления. На наклонной поверхности столешницы установлена двухслойная индикаторная панель, содержащая две установленные друг над другом прозрачные светоизлучающие координатные матрицы различных цветов для отображения дальности до воздушной цели в двух взаимно ортогональных угловых системах координат. С внешней стороны индикаторная панель покрыта прозрачным координатно-указательным устройством, а с боковых сторон индикаторной панели установлены шаровые манипуляторы целеуказания для левой и правой руки оператора. Координатные матрицы индикаторной панели выполнены с сочетанием цветов, обеспечивающим визуальный эффект изменения цвета отметки от цели при наведении оси биполярной антенны РЛС на воздушную цель и при срыве автосопровождения цели. Достигаемым техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей и возможность совмещения на одном экране трехмерной радиолокационной информации. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Автоматизированное рабочее место оператора радиолокационной станции (РЛС), характеризующееся тем, что оно содержит каркас-снование, столешницу с наклонной поверхностью, на наклонной поверхности которой установлена двухслойная индикаторная панель, содержащая две установленные друг над другом прозрачные светоизлучающие координатные матрицы различных цветов для отображения дальности до воздушной цели в двух взаимно ортогональных угловых системах координат, с внешней стороны индикаторная панель покрыта прозрачным координатно-указательным устройством, с боковых сторон индикаторной панели установлены шаровые манипуляторы целеуказания с цифровыми координатными выходами и с кнопками управления для левой и правой руки оператора соответственно, в нижней части каркаса-основания установлено вводно-выводное устройство, а внутри столешницы - блок цифровых устройств, соединяющих между собой электрические цепи обработки входных сигналов, отображения координат воздушных целей и выдачи сигналов целеуказания угловым приводам и каналам сопровождения РЛС, причем координатные матрицы индикаторной панели выполнены с сочетанием цветов, обеспечивающим визуальный эффект изменения цвета отметки от цели при одновременном включении близко расположенных ячеек обеих координатных матриц.2. Автоматизированное рабочее место по п.1, отличающееся тем, что координатные матрицы выполнены на светодиодах соответственно с красным и зеленым цветами свечения.3. Автоматизированное рабочее место по п.1, отличающееся тем, что блок цифровых устройств содержит два блока дешифраторов координат воздушных целей, блок дешифраторов целеуказания координатно-указательного устройства и переключатель каналов целеуказания, причем блоки дешифраторов координат по координатным сигналам соединены с входами соответствующих координатных матриц индикаторной панели, а по входу - с координатными выходами вводно-выводного устройства, блок дешифраторов целеуказания соединен по входам с потенциальными выходами координатно-указательного устройства, а по выходам - через переключатель каналов целеуказания с выходами манипуляторов и с входами целеуказания вводно-выводного устройства.4. Автоматизированное рабочее место по п.3, отличающееся тем, что переключатель каналов целеуказания содержит последовательно соединенные блок схем «И» и блок схем «ИЛИ», причем первые входы схем «И» соединены с выходами дешифратора координатно-указательного устройства, вторые входы схем «И» - с клавишами управления шаровых манипуляторов, вторые входы блока схем «ИЛИ» - с координатными выходами шаровых манипуляторов, выходы блока схем «ИЛИ» соединены с входами целеуказания вводно-выводного устройства.